壓鑄件氣孔的成因和解決方法
壓鑄件氣孔的成因和解決方法
一. 人的因素:
1. 脫模劑是否噴得太多?
因脫模濟發(fā)氣量大，用量過多時，澆注前未燃盡，使揮發(fā)氣體被包在 鑄件表層。所以在同一條件下,某些工人操作時會產(chǎn)生較多的氣孔的原因之一。選用發(fā)氣量小的脫模濟，用量薄而均勻，燃凈后合模。
2 未經(jīng)常清理溢流槽和排氣道？
3 開模是否過早?
是否對模具進行了預(yù)熱?各部位是否慢慢均勻升溫，使型腔、型芯表面溫度為150℃～200℃。
4 剛開始模溫低時生產(chǎn)的產(chǎn)品有無隔離?
5 如果無預(yù)熱裝置時是否使用鋁合金料慢速推入型腔預(yù)熱或用其它方法加熱？
6 是否取干凈的鋁液，有無將氧化層注入壓室？
7 倒料時，是否將勺子靠近壓室注入口，避免飛濺、氧化或卷入空氣降溫等。
8 金屬液一倒入壓室，是否即進行壓射，溫度有無降低了？。
9 冷卻與開模，是否根據(jù)不同的產(chǎn)品選擇開模時間？
10 有無因怕鋁液飛出（飛水），不敢采用正常壓鑄壓力？更不敢償試當增加比壓。？ 11 操作員有無嚴格遵守壓鑄工藝？
12 有無采用定量澆注？如何確定澆注量?
二. 機(設(shè)備、模具、工裝)的因素:
主要是指模具質(zhì)量、設(shè)備性能。
1 壓鑄模具設(shè)計是否合理,會否導(dǎo)致有氣孔？
壓鑄模具方面的原因：
1．澆口位置的選擇和導(dǎo)流形狀是否不當，導(dǎo)致金屬液進入型腔產(chǎn)生正面撞擊和產(chǎn)生旋渦。（降低壓射速度，避免渦流包氣）
2．澆道形狀有無設(shè)計不良?
3．內(nèi)澆口速度有無太高，產(chǎn)生湍流?
4．排氣是否不暢?
5．模具型腔位置是否太深?
6．機械加工余量是否太大?穿透了表面致密層，露出皮下氣孔？ 壓鑄件的機械切削加工余量應(yīng)取得小一些，一般在0.5mm左右，既可減輕鑄件重量、減少切削加工量以降低成本，又可避免皮下氣孔露出。余量******不要大于0.5mm,這樣加工出來的面基本看不到氣孔的，因為有硬質(zhì)層的保護。
2 排氣孔是否被堵死，氣排不出來？
3 沖頭潤滑劑是否太多，或被燒焦？這也是產(chǎn)生氣體的來源之一。
4 澆口位置和導(dǎo)流形狀,有無金屬液先封閉分型面上的排溢系統(tǒng)？
5 內(nèi)澆口位置是否不合理，通過內(nèi)澆口后的金屬立即撞擊型壁、產(chǎn)生渦流，氣體被卷入金屬流中 ?
6 排氣道位置不對，造成排氣條件不良 ？
7 溢氣道面積是否夠大，是否被阻塞，位置是否位於***后充填的地方?模具排氣部位是否經(jīng)常清理？避免因脫模劑堵塞而失去排氣作用。
8 模溫是否太低?
9 流道轉(zhuǎn)彎是否圓滑?適當加大內(nèi)澆口?
10 有無在深腔處開設(shè)排氣塞，或采用鑲拼形式增加排氣？
11 有無因壓鑄設(shè)計不合理，形成有難以排氣的部位？
12 溢流口截面積總和有無小于內(nèi)澆口截面積總和的60%，排渣效果差?
13 有無在在滿足成型良好的條件下，增大內(nèi)澆口厚度以降低填充速度？
14 有無內(nèi)澆口速度過高，湍流運動過劇，金屬流卷入氣體嚴重 ?
15 有無內(nèi)澆口截面積過小，噴射嚴重 ?
16 有無順序填充以利于型腔氣體排出，直澆道和橫澆道有足夠的長度?
三. 材料的因素:
1 有無做好供應(yīng)商的原材料的成分控制？鐵含量多少？(求在0.7以下）
2 鋁的純度有無保證？
3 二次料（水口料）使用是否過多，并且沒有做好除渣動作？
4 又無在生產(chǎn)過程中在鋁液內(nèi)加入過多廢料渣包，澆注時連同氧化皮一起倒入？
5 本公司有無控制廢材料的二次使用比例?如何執(zhí)行?誰檢查?
6 重要客戶產(chǎn)品的鋁液中是否可以加入廢料?
7 試試改變新料與回爐料的比例？
8 爐料是否干凈？
四. 方法的因素:
主要指壓鑄參數(shù)、操作工藝。
1 有無根據(jù)不同的產(chǎn)品選擇工藝參數(shù)？(鑄鋁液溫度630-670oC）合理選擇壓鑄工藝參數(shù)，特別是壓射速度。調(diào)整高速切換起點。
2 有無減少脫模濟含水量？有無采用發(fā)氣量小的脫模劑？
3 合金熔煉溫度是否過高？
4 鋁液溫度如何測定？溫度計準確否？
5 有無根據(jù)產(chǎn)品及時調(diào)整壓射速度和慢壓射速度快壓射速度的轉(zhuǎn)換點？
6 有無大機器壓鑄小零件，壓室的充滿度過小？
五. 環(huán)境因素:
壓鑄環(huán)境是否空氣濕度大？
一般情況下，周圍空氣中的氫氣含量并不多，但空氣中如果相對濕度大，則會增加鋁液中氣體的溶解度，形成季節(jié)性氣孔，如在雨季，由于空氣濕度大，鋁合金熔煉時針孔產(chǎn)生的現(xiàn)象就嚴重些。當然，空氣濕度大時，鋁合金錠 、熔煉設(shè)備、工具等也會因空氣潮濕而增加表面水分的吸附量，因此更應(yīng)注意采取有力預(yù)熱烘干防護措施，以減少氣孔的產(chǎn)生。
名詞解釋與鋁壓鑄小資料
一. 名詞解析:
1 氣孔：特征--鑄件表皮下，聚集氣體鼓脹所形成的泡。
2 針孔：通常是指鑄件中小于1mm的析出性氣孔，多呈圓形，不均勻分布在鑄件整個斷面上，特別是在鑄件的厚大斷面和冷卻速度較小的部位。根據(jù)鋁合金析出性氣孔的分布和形狀特征，針孔又可以分為三類①， 即：(1) 點狀針孔(2) 網(wǎng)狀針孔(3) 綜合性氣孔：
3 精煉：鋁合金在熔煉過程中，去除非金屬夾雜物(各種固態(tài)氧化物)和氣體的工序，一般稱為“精煉”。
4 壓鑄工藝上的“時間” 是填充時間、增壓建壓時間、持壓時間及留模時間，“時間”在壓鑄 工藝上是至關(guān)重要的。
二. 小資料
1 鋁比重：純鋁2.71g/cm3 ；壓鑄鋁合金2.6-2.71g/cm3；
合金鋁熔解范圍520-600℃；壓鑄溫度范圍670-710℃。
2 如何防止吸氣？
⑴ 水氣：它來自爐氣，未經(jīng)充分干燥的爐料、精煉劑、復(fù)蓋劑、變質(zhì)劑，未經(jīng)充分干燥的爐襯、坩堝及工具上的涂料，以及殘留在坩堝、工具和爐料上的含水溶劑，這些水氣與鋁反應(yīng)為：2AL+3H2O→←AL2O3+6H 產(chǎn)生氫，氫以原子態(tài)進入鋁液。
⑵ 油污來自帶有油脂的爐料及工具，油脂與鋁反應(yīng)生成氫。
⑶ 爐料上帶有含水腐蝕物。減少鋁合金液吸收氣體，合金原材料應(yīng)妥善存放，防止受潮。使用前需充分預(yù)熱烘干；對熔煉坩堝、工具都應(yīng)充分預(yù)熱以去除水汽后再使用。為了******鋁合金液中的氣體，所有鋁合金液澆注之前都必須進行除氣精煉。
3 通氮精煉法(又稱惰性氣體除氣法)
基本原理：將氮氣通過一定的工藝裝置進入鋁液的底部，氮以氣泡的形式從鋁液的底部向上浮起時，由于在氣泡和鋁液接觸的界面上存在氫的分壓差，氣泡內(nèi)氫的分壓很低，在氫分壓趨于平衡的過程中，合金液中的氫就不斷地進入氣泡，當氣泡上升到液面后，氫即隨之逸入大氣中，氣泡在上升的過程中，同時吸附氧化渣及其固定雜質(zhì)，使之一起上浮到液面。惰性氣體在使用前應(yīng)將其冷凝脫水，以防止水分進入鋁液。精煉質(zhì)量好，氣孔必然少。
4 模具溫度
要獲得質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)鑄件，必須將模具溫度嚴格控制在******的工藝 范圍內(nèi)。這就必須應(yīng)用模具冷卻加熱裝置，以保證模具在恒定溫度范圍內(nèi)工作，鋁合金：200-260℃。
5 鋁合金生產(chǎn)實踐證明，氫是******能大量溶解于鋁或鋁合金中的氣體，是導(dǎo)致鋁合金形成氣孔的主要原因，是鋁合金中***有害的氣體，也是鋁合金中溶解度******的氣體。
6 鋁合金精練時加入精練劑要按比例，精練劑一般是鋁合金0.3%，除氣時間不夠；方法一：采用無縫鋼管，插入鋁液底部20cm處用氮氣或氬氣噴吹精練劑，精練噴完后，氮氣或氬氣再吹15-20分鐘（熔煉鋁合金5情況下）精練后******10-15分鐘，扒掉鋁渣 ，用過濾網(wǎng)過濾澆注；
7 各種鑄造有色金屬都有吸收氣體的特性，處在熔煉或保溫過程中的合金液，隨合金溫度的升高，所吸收氣體的溶解度迅速增加。因此，除正確控制整個熔煉澆注工藝外，應(yīng)盡量減少合金液在高溫下保溫，避免合金液過熱，對極易吸合的合金，采取在覆蓋劑保護下熔煉。這樣才能避免氣孔、針孔的產(chǎn)生。
8 為了減少鋁合金的氧化，除選擇適當?shù)娜蹮捰脿t外，壓鑄生產(chǎn)中應(yīng)采用保溫爐保溫，切忌邊熔化，邊壓鑄生產(chǎn)，盡可能減少攪拌，保持液面氧化膜完整，避免合金液不必要的過熱和盡量縮短合金在保溫爐中的時間
9 在壓鑄時，壓室型腔內(nèi)的部分氣體(約30%)不能從型腔內(nèi)排出,而被卷入金屬液中,在填充過程中會產(chǎn)生反壓力返使流速下降,造成鑄件冷隔、欠鑄、氣孔、疏松等缺陷。為了******由此而產(chǎn)生的鑄件缺陷，故模具上一定要設(shè)置排氣槽。排氣槽一般與溢流槽配合，設(shè)置在溢流槽后端，在有些情況下也可在型腔的部位單獨布置排氣槽。
10 合金熔化溫度越高，熔化時間和熔化后鋁液保持時間越長，氫在鋁液中擴散就越充分，鋁液吸氫量就越大，出現(xiàn)針孔的幾率就越大。有人曾做試驗，鋁液存放時間越長，鋁合金內(nèi)含氣量近似成比例增加。
11 針孔是鋁合金鑄件中容易出現(xiàn)的且對鑄件品質(zhì)造成一定影響的一種鑄造 缺陷，氫是造成針孔的主要原因（有的資料介紹，鋁液中所溶解的氣體中80%-90%是氫），而氫的主要來源是水蒸氣分解所產(chǎn)生的。因此，鋁合金在熔煉過程中造成水蒸氣產(chǎn)生的原因，也就是直接影響針孔形成的主要因素。
12 鋁合金熔煉時，由于氫氣溶解到鋁液中需要一個過程，因此加強熔煉過程的控制，對控制鋁合金吸氣量是大有文章可做的。生產(chǎn)實踐表明，鋁液吸氫是在表面進行的，它不僅與鋁液表面的分壓有關(guān)，還與合金熔煉溫度、熔煉時間等有較大的關(guān)系。合金熔化溫度越高，熔化時間和熔化后鋁液保持時間越長，氫在鋁液中擴散就越充分，鋁液吸氫量就越大出現(xiàn)針孔的幾率就越大。有人曾做試驗，鋁液存放時間越長，鋁合金內(nèi)含氣量近似成比例增加。因此，我們在大量生產(chǎn)條件下，為了減少鋁合金熔煉時吸收氫氣，一定要嚴格執(zhí)行鋁合金熔煉工藝規(guī)程。
13 金屬爐料或回爐料帶入的油污、有機物、鹽類熔劑等與鋁液反應(yīng)也能生成氫。
14 目前，為了******鋁合金鑄件針孔，***常用的辦法是在熔化過程中用氯鹽和氯化物除氣，用氯氣、氮氣除氣，用真空除氣，用超聲波除氣，過濾除氣等方法。采用氯鹽和氯化物除氣劑除氣時，要用鐘罩將除氣劑壓入坩堝底部100mm，沿坩堝直徑1/3處（距坩堝內(nèi)壁）的圓周勻速移動。為了不使鋁液大量噴濺，除氣劑可分批加入，除氣結(jié)束除渣。
15 表面氣孔、氣泡可通過噴砂發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部氣孔、氣泡可通過X光透視或機械加工發(fā)現(xiàn)氣孔、氣泡在X光底片上呈黑色。
16 除氫的“防、排、除” 防”：就是要防止水分及各種污物進入坩堝或熔爐中。“排”：就是要排除鋁液中的氧化夾雜和氫氣，因為只有有效去除懸浮在鋁液中的彌散狀的夾雜物（主要是Al2O3），才能防止鋁液增氫，******去氫障礙，從而獲得純凈的鋁液，澆出合格的鑄件?！霸缺M，氣必除”說的就是這個意思?！叭堋保壕褪且逛X液中的氫在凝固時能部分地或者全部地固溶在合金組織中，不致在鑄件中形成氣孔。
17 據(jù)介紹模具******溫度應(yīng)控制在澆人溫度的40％。鋁合金壓鑄模溫度為230～280℃。模具溫度在這一范圍內(nèi)有利于獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)鑄件。 順序填充有利于型腔氣體排出，直澆道和橫澆道有足夠的長度>50mm。 以利于合金液平穩(wěn)流動和氣體有機會排出?？筛淖儩部诤穸?、澆口方 向、在形成氣孔的位置設(shè)置溢流槽、排氣槽。溢流品截面積總和不能小于內(nèi)澆口截面積總和的60%，否則排渣效果差。
18 減少鋁水中的含氣量，防止大量的氣體在鋁合金凝固時析出面產(chǎn)生氣孔，這就是鋁合金熔煉過程中精煉除氣的目的。如果在鋁液中本來就減少了氣體的含量，那么凝固時析出氣體量就會減少，因而產(chǎn)生的氣泡也就變少，并顯著減少。因此，鋁合金的精煉是非常重要的工藝手段，精煉質(zhì)量好，氣孔必然少，精煉質(zhì)量差，氣孔必然多。保證精煉質(zhì)量的措施是先用良好的精煉劑，良好的精煉劑是在660℃左右可以起反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，所產(chǎn)生氣泡不太劇烈，而是均勻不斷的產(chǎn)生氣泡，通過物理吸附作用，這些氣泡與鋁液充分接觸，愈長愈好，一般要有6-8分鐘的冒泡時間。當鋁合金冷卻到300℃時，氫在鋁合金中的溶解度僅為0.001 cm3/100g以下，此時僅為液態(tài)時的1/700，這種凝固后氫氣析出而產(chǎn)生的氣孔是分散的，細小的針孔，這不影響氣和加工表面，肉眼基本看不見。而在鋁液凝固時因氫氣析出所產(chǎn)生產(chǎn)氣泡比較大，多在鋁液***后凝固的心部，雖然也分散，但這些氣泡常常導(dǎo)致滲漏。嚴重時常導(dǎo)致工件報廢。
20 鋁合金在熔煉時，要力求做到快速熔煉，縮短高溫下停留的時間參數(shù)選擇不當，鋁水壓鑄充型速度過快，使型腔中氣體不能完全及時平穩(wěn)的擠出型腔，而被鋁液的液流卷入鋁液中，因鋁合金表面快速冷卻，被包在凝固的鋁合金外殼中，無法排出形成了較大的氣孔。這種氣孔往往在工件表面之下，鋁水進口比***后匯合處少，呈梨形或橢圓狀，在***后凝固處多又大。對于這種氣孔應(yīng)調(diào)整充型速度，使鋁合金液流平穩(wěn)推進，不產(chǎn)生高速卷氣
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